CN102454774A - 用于动力传动系统的基于微机电系统的液压控制 - Google Patents

用于动力传动系统的基于微机电系统的液压控制 Download PDF

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Abstract

一种用于车辆的无级变速器(CVT)，包括受液压控制的部件和导阀。导阀包括至少一个基于微机电系统(MEMS)的装置。导阀可操作地连接到受液压控制的部件并配置为促动受液压控制的部件。导阀额外地包括调节阀，其可操作地连接到导阀和连接到受液压控制的部件。调节阀配置为将流体引导到受液压控制的部件当被导阀促动时。

Description

用于动力传动系统的基于微机电系统的液压控制
技术领域
本发明涉及一种用于车辆动力传动系统(powertrain)的基于微机电系统(micro-electro-mechanical system：MEMS)的液压控制和其中的经液压促动的部件。
背景技术
车辆采用各种动力源用于推进。这种动力源可包括内燃发动机和/或一个或多个电动机或燃料电池。来自这种动力源的扭矩通常经由变速器导通(channel to)到车辆的从动轮。通常发动机(有或没有电动机(一个或多个)、变速器和额外的子系统(如联接件或轴(带有旋转和/或枢转接头))一起限定出主体车辆的动力传动系统。
变速器和其他动力传动系统的子系统通常采用经液压促动的部件。流体阀通常用于引导加压流体，用于促动这种经液压促动的部件，并调节动力传动系统的运行。
发明内容
一种用于车辆的无级变速器(CVT)，包括受液压控制的部件和导阀。导阀包括至少一个基于微机电系统(MEMS)的装置。导阀可操作地连接到受液压控制的部件并配置为对受液压控制的部件进行促动。导阀额外地包括调节阀，其可操作地连接到导阀和受液压控制的部件。调节阀配置为当被导阀促动时将流体引导到受液压控制的部件。
导阀的基于MEMS的装置可包括基于MEMS的压差促动器阀。导阀还可包括基于MEMS的调节阀。调节阀可包括基于MEMS的装置。导阀的基于MEMS的装置可包括基于MEMS的压差促动器阀。调节阀的基于MEMS的装置可包括基于MEMS的调节阀。调节还可包括滑阀。
CVT还可包括阀体。在这种情况下，受液压控制的部件可包括设置在阀体中的管线压力控制阀、设置在阀体中的阀装置、扭矩传递机构、和开/关螺线管中的至少一个。
CVT可额外地包括扭矩转换器。在这种情况下，受液压控制的部件可包括锁闭离合器，其操作性地连接到扭矩转换器。CVT安装在车辆中时，锁闭离合器配置为用于锁定扭矩转换器和在发动机和CVT之间产生机械连接。
CVT可进一步包括压力传感器，其可操作地设置在导阀和受液压控制的部件之间。压力传感器可操作地设置在调节阀和受液压控制的部件之间。压力传感器可包括基于MEMS的压力换能器。
附图说明
图1是微机电系统(MEMS)微阀促动器的示意性截面图；
图2是MEMS滑阀的示意性截面图，其可以单独地使用或可与图1所示的MEMS微阀促动器结合使用；
图3是可并入压力控制系统的动力传动系统示意图；
图4是变速器中受液压控制的部件的压力控制系统的第一方案的示意性方框图；
图5是CVT中液压控制部件的压力控制系统的第二方案的示意性方框图；
图6是CVT中第三液压控制部件的压力控制系统的第三方案的示意性方框图；和
图7是CVT中第四液压控制部件的压力控制系统的第四方案的示意性方框图。
具体实施方式
参见附图，几幅图中相同的附图标记指示相同的部件。图1显示了微机电系统(MEMS)微阀促动器100示意性截面图。如本文所述，MEMS微阀100可用于对一个或多个液压部件，特别是在变速器中的液压部件施加液压控制。所示的MEMS微阀100仅是MEMS装置的一种类型，其可用作液压部件和其他部件的控制阀或控制促动器，如本文所述的。
尽管参照汽车应用详细描述了本发明，但是本领域技术人员应意识到本发明更广泛的应用。本领域技术人员应意识到术语“上”、“下”、“向上”、“向下”等用于描述附图，而并不代表对如所附权利要求限定的本发明范围的限制。
通常，MEMS可被认为是实体较小的具有微米范围尺寸特征的一类系统。MEMS系统既具有电部件又具有机械部件。MEMS装置通过微加工工艺制造。术语“微加工”通常是指通过包括修改集成电路(计算机芯片)制造技术(如化学蚀刻)在内的工艺和材料(如硅半导体材料)进行的三维结构和运动部件的制造。本文所用的术语“微阀(microvalve)”通常是指具有微米范围尺寸特征的阀，且由此按照该定义，其至少部分地通过微加工形成。本发明所用的术语“微阀装置”是包括微阀的装置，且可包括其他部件。MEMS装置可以与其他MEMS(微加工)装置或部件结合操作或可以与标准尺寸(较大)部件一起使用，如通过机加工过程制造的。
MEMS微阀100包括壳体或本体110。MEMS微阀100用多个材料层形成，如半导体晶片。本体110也可用多个层形成。例如，且并不是限制性地，所示的横截面部分可以是从MEMS微阀100的中间层截取的，还存在两个其他层，一个位于中间层的后面且一个位于中间层的前面(相对于图1的视图而言)。本体110的其他层可包括固体覆盖件，端口板，或电控制板。但是，这些层中每一个通常被认为是本体110的一部分，除非特别指明。
MEMS微阀100包括梁112，该梁被阀促动器114促动。促动器114的选择性控制使得梁112选择性地将进入端口116和排出端口118之间的流体流动改变。通过改变进入端口116和排出端口118之间的流体流动，MEMS微阀100改变引导端口(pilot port)120中的压力。如本文所述，引导端口120可连接到额外的阀或装置，以便通过引导信号(pilot signal)实现其液压控制，该引导信号基于引导端口120的压力而变化。
进入端口116连结到高压流体源，如泵(未示出)。排出端口118连结到低压贮存器或流体返回器(未示出)。出于本说明的目的，排出端口118可认为处在环境压力下，且在MEMS微阀100中作为地状态或零状态。
梁112以在图1所示的第一位置和第二位置(未示出)之间及无数中间位置上以连续可变的方式运动。在第一位置，梁112没有完全阻挡进入端口116。但是，在第二位置，梁112阻挡进入端口116以基本上防止所有来自高压流体源的流动。
第一腔室122与进入端口116和排出端口118二者流体连通。但是，排出端口118和第一腔室122(以及还与进入端口116)之间的连通受到排出孔口124的限制。通过排出孔口124的大体积或快速流体流动造成在第一腔室122和排出端口118之间建立压差。
梁112通过挠性枢轴(flexure pivot)126可枢转地安装到本体110的固定部分。梁112的与挠性枢轴126相对的部分是可动端128，该端可向上和向下运动(如在图1中观察)，以选择性地且可变地覆盖和打开进入端口116。
当梁112处于第二位置时，其允许从进入端口116到第一腔室122的几乎很小的流动或没有流动。第一腔室122中的任何加压流体通过排出孔口124流到排出端口118。在MEMS微阀100的梁112朝向第一(打开)位置运动时，进入端口116逐渐打开，允许流体快速地从进入端口116流入到第一腔室122。在流体流过排出孔口124时快速流动的流体不能都通过排出孔口124排出并造成压差的形成，使得第一腔室122中的压力升高。
在进入端口116进一步打开到第一位置(如图1所示)时，流体逐渐地更快地流过排出孔口124，造成更大的压差并进一步升高第一腔室122中的压力。当梁112处在第一位置时，其允许从进入端口116到第一腔室122的更大的流动。因此，通过控制从进入端口116流过第一腔室122和排出孔口124而到排出端口118的流量而控制第一腔室122中的压力。梁112的位置控制来自进入端口116的流体的流量，并由此控制第一腔室122中的压力。
阀促动器114选择性地对梁112进行定位。促动器114包括细长脊130，其附接到梁112。促动器114还包括多个第一肋132和多个第二肋134，它们通常位于细长脊130的相对侧。每个第一肋134具有第一端和第二端，该第一端附接到细长脊130的第一侧，该第二端附接到本体110。类似于第一肋132，每个第二肋134具有附接到细长脊130的第一端和附接到本体110的固定部分的第二端。
细长脊130和第一肋132以及第二肋134显示在图1中，并与本体110断开连接。但是，细长脊130、第一肋132、和第二肋134都用相同的材料形成且每一个在某一点处连接到本体110，以便允许相对运动。细长脊的连接以及第一和第二肋132、134的连接可以是在图1所示的横截面平面的下方。通常，细长脊130、第一肋132、和第二肋134可以被认为是促动器114的运动部分。
第一肋132和第二肋134配置为响应于第一肋132和第二肋134中的温度变化而热膨胀(加长)和收缩(缩短)。电触点(未示出)适于连接到电源，以供应电流，当电流流过第一和第二肋132和134时电流用于使得第一肋132和第二肋134热膨胀。
促动器114适于受到电子控制单元(ECU)或其他可编程装置(未示出)的控制，其调节或改变对第一肋132和第二肋134的电流供应。在第一肋132和第二肋134由于足够的电流而膨胀时，细长脊130向下运动或伸展(如在图1中观察)，使得梁112沿基本逆时针的方向旋转时。梁112的最终旋转使得可动端128向上运动(如在图1中观察)并逐渐地阻挡进入端口116的更大区域。
在流体排出到排出端口118时，将进入端口116逐渐阻挡以允许更少的(且最终没有)流体流入第一腔室122，减少其中的压力。一旦进入端口116关闭，则MEMS微阀100处于第二位置(未示出)，且没有引导信号通过引导端口120通讯。
在电流下降时，第一肋132和第二肋134收缩且细长脊130向上运动(如在图1中观察)，使得梁112基本沿顺时针方向旋转。梁112的最终旋转使得可动端128向下运动(如在图1中观察)且逐渐打开进入端口116的更大区域。
在流体流动超过排出端口118从第一腔室122排放流体的能力时，逐渐地打开进入端口116的更大区域允许更多的流体流入到第一腔室122，增加其中的压力。一旦进入端口116实质上打开，则MEMS微阀100处在第一位置(如图1所示)，且强的引导信号通过引导端口120通讯。
除了图1所示的热促动MEMS装置，其他类型的基于MEMS的促动器可代替MEMS微阀100使用或代替促动器114使用。通常，基于微机电系统(MEMS)的装置可包括具有一个或多个通过集成电路技术(例如在硅晶片上蚀刻)制造的电子元件和一个或多个通过微加工工艺(例如形成微米范围尺寸的结构和运动部件)制造的机械元件的任何装置。电子和机械元件还可用其他工艺形成。在替换的或额外的方法、构造或实施方式中，基于MEMS的装置可包括具有微米范围尺寸的其他元件，如电磁场促动器，压电放大器，热促动器，压力传感器，陀螺仪，光学开关，其他基于MEMS的装置，或任何其组合。
现在参见图2，并继续参见图1，显示了基于MEMS的滑阀(spool valve)200的示意性截面图。基于MEMS的滑阀200包括壳体或本体210。基于MEMS的滑阀200用多个材料层形成，如半导体晶片。本体210还可用多个层形成。例如，但不限于，所示的横截面部分是从基于MEMS的滑阀200的中间层截取的，存在两个其他层，一个位于中间层之前且一个位于中间层之后(相对于图2中的视图)。
基于MEMS的滑阀200包括滑动件212，该滑动件配置为可在本体210限定的空腔214中向左和向右运动(如在图2中观察)。滑动件212通过受引导的表面(piloted surface)216上的流体压力促动，其与空腔214的受引导的腔室220流体连通。受引导的腔室220中压力的选择性改变能改变施加到受引导的表面216的力。受引导的腔室220可以与引导信号流体连通，例如图1所示的MEMS微阀100的引导端口120产生的引导信号。
滑动件212用长板形成，其具有相对设置且垂直地在本体的第一端延伸的一对臂，从而滑动件212基本是T形的，在滑动件212较宽的纵向端具有受引导的表面216，而在滑动件212相对较窄的纵向端具有反向表面(countersurface)222。空腔214还基本是T形的，以符合滑动件212的运动。
本体210限定出与空腔214连接的多个端口，一些端口形成在横截面层中且一些形成在其他层中。端口包括供应端口224，其适于连接到高压流体源，如传动泵(transmission pump)(未示出)。供应端口224可以连接到与图1所示的MEMS微阀100的进入端口116相同的高压流体源。本体210还限定出箱端口(tank port)226，其连接到低压贮存器或流体返回器(未示出)。箱端口226可连接到与图1所示的MEMS微阀100的排出端口118相同的低压流体源。
第一载荷端口228和第二载荷端口230形成在本体中并与空腔214连通。第一载荷端口228和第二载荷端口230设置在供应端口224的相对侧。第一载荷端口228和第二载荷端口230适于一起连接以提供加压流体到变速器或动力传动系的经液压操作的部件，如本文所述的。额外的端口、通道或槽道(在图2中不可见)可形成在空腔214的与第一载荷端口228和箱端口226相对的上表面上。额外的槽道有助于平衡滑动件212上作用的力。
所示的滑动件212包括贯通的三个开口。第一开口232(靠近受引导的表面216)通过滑动件212限定，以允许通过流体箱端口226上方的槽道并通过箱端口226处的压力而使得流体体积均等，将滑动件212上垂直方向(进出图2所示的视图)作用的力平衡。穿过滑动件212的第二开口234形成内部空间，其总是与第二载荷端口230连通。
第二开口234和第一开口232之间的腹板236允许或防止第二载荷端口230和箱端口226之间的流动，取决于滑动件212的位置。在所示的位置，腹板236防止第二载荷端口230和箱端口226之间的流动。当腹板236运动到右方(如在图2中观察)，第二载荷端口230和箱端口226之间的流体路径打开，将存在于第二载荷端口230处的任何压力导通到连接于箱端口226的低压力贮存器。
通过第一载荷端口228处的压力穿过滑动件212的第三开口238允许第一载荷端口228上方槽道中的流体体积均一，使得滑动件212上垂直方向(进出图2所示的视图)作用的力平衡。在滑动件212的所有位置中，第二开口234和第三开口238之间的腹板240防止供应端口224和第二载荷端口230之间的流动。
第三开口238和反向表面222之间的腹板242允许或防止供应端口224和第一载荷端口228之间的流动，这取决于滑动件212的位置。在所示的位置，腹板242防止供应端口224和第一载荷端口228之间的流动。当滑动件212运动到左方(如在图2中观察)，流体路径打开于供应端口224和第一载荷端口228之间，将加压流体提供到连接于第一载荷端口228的载荷。
滑动件212与空腔214的壁协作，以在空腔214的相对壁和受引导的表面216之间限定出受引导的腔室220。对向腔室(counter chamber)244被限定在空腔214的相对壁和反向表面222之间。对向腔室244与第一载荷端口228总是流体连通。此外，两个空间246和248可被限定在形成滑动件212的T形板的相应一对肩部和T形空腔214的肩部之间。空间246和248与箱端口226总是连通，从而防止滑动件212的液压锁定。
滑动件212的受引导的表面216的总面积大于滑动件212的反向表面222的总面积。因此，当受引导的腔室220和对向腔室244中的压力相等时，作用在滑动件212上的最终未平衡的净力将促使滑动件212向左运动(如在图2中观察)。
参见图3，车辆示意性地显示在300。车辆300包括动力传动系统302。动力传动系统302包括发动机304，无级变速器(continuously variabletransmission：CVT)306，和差动器(differential)308。发动机304配置为用于产生扭矩，以为车辆300提供动力。发动机304可包括但不限于内燃发动机。
CVT306扭矩传递设备，其可通过在预定最大值和最小值之间的无数有效传动比(gear ratio)来无级地变化。这与仅允许选择预设数量的不同传动比级段的其他机械变速器不同。CVT306还涵盖无限变速式无级变速器(infinitely variable transmission：IVT)的运行和机构。如在本领域中公知的，IVT是特殊类型的CVT，其中输出轴速度对输入轴速度的比的范围包括可从经限定的“较高”比率连续地接近的零比率。
如图3所示的CVT306是可变直径的带轮或Reeves驱动器。在这种CVT中，存在两个V形带轮310和312。每个带轮310和312被垂直于它们的旋转轴线地分开，V形带314在它们之间行进并在发动机304和差动器308之间提供机械连接。通过同时地将两个带轮310、312中的一个的两个部分一起靠近地运动和将两个带轮中另一个的两个部分远离地运动而改变传动比。液压力被用于控制带轮310、312每一个的两个部分的运动，以由此改变CVT306的有效传动比。用于控制带轮310运动的力经由液压促动器316提供，而用于控制带轮312的运动的力经由液压促动器318提供。
如图3所示，CVT306包括扭矩转换器320，用于将发动机304的扭矩传递到CVT。扭矩转换器320包括内部锁闭离合器(lock-up clutch)322，用于在发动机304和CVT306之间根据命令产生机械连接。锁闭离合器322的促动通过从被发动机304操作的液压泵324接收的加压流体控制。来自发动机304的扭矩被导通到扭矩转换器320并随后导通到CVT306。差动器308接收来自CVT306的扭矩并将其引导到车辆300的至少一个驱动轮(未示出)。扭矩转换器320的操作和CVT306中传动比的改变通常受到阀体326的控制。阀体326操作为液压控制中心，其接收来自被发动机304操作的流体泵324的加压流体。
来自液压泵324的流体压力受到阀体326中管线压力控制阀328的调节。管线压力控制阀328控制和/或引导从液压泵324到CVT306的一个或多个液压部件的加压流体的供应。因而，管线压力控制阀328与液压泵324流体连通，且还与CVT306的一个或多个液压部件流体连通。由此受到控制，流体压力随后用于运行位于阀体326中的阀装置330的网络，如弹簧加载的阀，止回球(check ball)，和/或伺服活塞。阀装置330受到控制器332的控制，控制器例如是电子控制单元(ECU)或分开的变速器控制单元(TCU)，以实现CVT306中传动比的改变。通过阀装置330调节的液压压力用于促动扭矩传递机构334，如离合器或制动带(brake band)促动器，和传动比控制阀336。扭矩传递机构334接合周转的行星齿轮组338，以实现向前或向后的驱动，而传动比控制阀336调节施加到液压促动器316和318的流体压力。因而，扭矩传递机构334和传动比控制阀336的促动能控制向前或向后驱动中CVT306的合适传动比的选择。
管线压力控制阀328可调节去到CVT306的各种不同液压部件的压力和/或流动。例如，管线压力控制阀328可增加或减少去到扭矩传递机构334的流体压力。扭矩转换器320中的锁闭离合器322受到从液压泵324而来的加压流体的控制并受到管线压力控制阀328的调节。
扭矩传递机构334受到液压活塞(未示出)的促动。因而，扭矩传递机构334是CVT306的液压部件。在接收到液压信号时，扭矩传递机构334的液压活塞接合主体扭矩传递机构。
CVT306还可包括一个或多个开/关螺线管。开/关螺线管是液压促动的装置，其控制和/或促动另外的装置。开/管螺线管受到液压信号的促动，且因此受到CVT306的液压部件的控制。例如，CVT306可包括开/关螺线管340，该螺线管联接到扭矩传递机构334，以控制主体扭矩传递机构的液压伺服活塞的促动。CVT306还可包括联接到锁闭离合器322的开/关螺线管342，以控制扭矩转换器离合器的液压伺服活塞的促动。应理解，开/关螺线管还可操作地联接到CVT306的一些其他部件。
图3所示的CVT306目的是仅提供合适的CVT的一个例子，且不是要限制为所示的构造。尽管未示出，但是本领域技术人员应理解动力传动系统302可类似地包括CVT306的不同变化例。另一公知类型的CVT是环形的(toroidal)或基于辊子的。环形CVT用两个盘状件和两个接近圆锥形的辊子构成，所述辊子在所述盘状件之间传递动力。一个盘状件用作输入，而另一个用作输出。动力通过辊子从一个盘状件传递到另一个。盘状件可沿辊子的轴线运动，按照需要改变角度，以在变化且不同的直径上保持接触，以便产生有效的传动比。通常，液压促动器(功能上如同CVT306的促动器316和318)使用从液压泵324接收的加压流体，以控制环形CVT中的辊子的运动并改变传动比。环形CVT可以是部分或完全环形的。尽管全环形CVTs通常在没有扭矩转换器的情况下使用，但是部分环形系统会需要使用扭矩转换器320以进行适当的操作。部分环形系统可额外地采用锁闭离合器322，如CVT306那样。
当在车辆中用在发动机304之后时，CVT306或类似上述部分或完全环形系统的另外的CVT允许发动机在CVT的输出速度范围内保持恒定的角速度。与通过使得发动机304运行在车辆速度范围的其最有效每分钟转数(RPM)下而做出的有级变化传动比变速器相比，这种能力可提供改善的车辆300的运行效率。替换地通过允许发动机304运行在产生峰值动力的RPM下，这种能力可用于使得车辆300的性能最大化。
现在参见图4-8，并继续参见图1-3，显示了用于变速器中液压部件的压力控制系统的多个示意性方框图，如图3所示的动力传动系统302。用于所示和所述的压力控制系统的多个方案每一个可用于CVT306的多个部件中任一个的运行和控制。
具体地，受液压控制的部件410可包括但不限于锁闭离合器322，管线压力控制阀328，阀装置330，扭矩传递机构334，和开/关螺线管340、342，如图3所示。在动力传动系统302的一些实施例中，受液压控制的部件410可实际上是这些部件中的两个或多个。进而，额外的压力控制系统方案可通过将各种所述的MEMS装置与其他MEMS装置和金属阀相组合而形成。
参见图4并继续参见图1和3，用于经液压促动的部件410的压力控制系统的第一方案通常以400示出。经液压促动的部件410可包括但不限于图3所示和如上所述的扭矩转换器320和CVT306的任何部件，包括管线压力控制阀328，阀装置330，和开/关螺线管340、342。第一方案400包括导阀(pilot valve)412，其控制调节阀414。调节阀414可操作地连接到导阀412和经液压促动的部件410。因而，调节阀414与导阀412流体连通并配置为当被导阀412促动时将流体引导到经液压促动的部件410。导阀412包括第一阀416，其产生引导信号。调节阀414配置为接收引导信号且调节阀414配置为输出控制信号，该控制信号控制经液压促动的部件410。
在图4所示的第一方案400中，第一阀416是图1所示的MEMS微阀100，且调节阀414是基于MEMS的滑阀200。因此，如本文所述的，MEMS微阀100产生引导信号并通过引导端口120通讯到基于MEMS的滑阀200的经引导的腔室220。
在图4所述的第一方案400中，第一阀416可包括但不限于参照图1所示和所述的MEMS微阀100，且调节阀414可包括但不限于参照图2所示和所述的基于MEMS的滑阀200。因此，如本文所述的，MEMS微阀100产生引导信号并通过引导端口120将该信号通讯到基于MEMS的滑阀200的经引导腔室220。第一阀416可直接附接到经液压促动的部件410，或与之远距地定位。例如，第一阀416和调节阀414可定位在阀体326中。
图1和2中所示，当图1所示的MEMS微阀100与基于MEMS的滑阀200组合时，通过直接将二者附接在一起或通过流体地连接引导端口120和受引导的腔室220，MEMS微阀100作用在基于MEMS的滑阀200上，以改变去到第一载荷端口228和第二载荷端口230的流体流动和压力。
MEMS微阀100中的进入端口116与基于MEMS的滑阀200的供应端口224和第一载荷端口228相比较小。在组合的操作中，MEMS微阀100的梁112打开进入端口116，且流体流过进入端口116、第一腔室122、和排出孔口124，流到排出端口118。进入端口116可在该流动路径中用作额外的孔口。
由于通过进入端口116的可能的压力降，可能不能使得基于MEMS的滑阀200的受引导的腔室220的压力达到通过高压流体源提供的压力。由于基于MEMS的滑阀200的第一载荷端口228和供应端口224的较大开口以及当流体流过这些端口时最终的低压力降，与可在受引导的腔室220中获得的压力相比，对向腔室244中的压力可获得更高的压力(处在或接近泵出口压力)。但是，因为受引导的表面216的表面积大于反向表面222的表面积，所以即使受引导的腔室220作用在受引导的表面216上的压力小于对向腔室244中的压力，滑动件212仍可向左运动(如在图2中观察)。
基于MEMS的滑阀200具有三个主要操作区域或位置：压力增加位置，压力保持位置，和压力下降位置。基于MEMS的滑阀200显示在图2中处于压力保持位置，从而基于MEMS的滑阀200在经液压促动的部件410上保持加压流体(载荷)。
如果滑动件212向右运动(如在图2中观察)，则基于MEMS的滑阀200处于压力下降位置。这可以在控制器332通过增加供应到促动器114的电流而对MEMS微阀100发出命令以进行关闭时实现。促动器114的第一和第二肋132和134膨胀，使得梁112逆时针枢转(使得挠性枢轴126弯曲)并覆盖进入端口116的更大区域。因而，通过第一腔室122的流动从进入端口116到排出端口118减少。由此导致排出孔口124上存在压力降而使压力减小。
第一腔室122和引导端口120中的压力响应于流过第一腔室122的流动的减小而减小。因为引导端口120与受引导的腔室220直接流体连通，所以这使得作用在滑动件212上的力不平衡。在受引导表面216上的减小的力(由于受引导的腔室220中下降的压力造成的)小于由于对向腔室244中的压力而作用在反向表面222上的未改变力(连接到载荷)。
力的不平衡性促使基于MEMS的滑阀200的滑动件212向右运动(如在图2中观察)。腹板236由此向右运动，允许来自受液压控制的部件410的加压流体的流过第二载荷端口230并流过滑动件212中的第二开口234。由此，一些流动直接流出箱端口226，而一些流动向上流入箱端口226上方的槽道，在腹板236的顶部上方，向下流过第一开口232并流出箱端口226。以此方式，压力从受液压控制的部件410释放并通向连接到箱端口226的低压力贮存器。
当对向腔室244中的压力(通过第一载荷端口228作用)充分下降，以允许作用在滑动件212上的力使滑动件212向左运动(如在图2中观察)时，基于MEMS的滑阀200的滑动件212将向回运动到压力保持位置。通过力的均衡，基于MEMS的滑阀200的滑动件212将停止在压力保持位置。由此，载荷下的压力(通过第一载荷端口228和第二载荷端口230感测)将与提供到促动器114的电信号(电流)成比例。
为了将基于MEMS的滑阀200运动到压力增加位置，控制器332降低流过促动器114的肋的电流，且MEMS微阀100的梁112顺时针枢转，以打开进入端口116的更大区域。进入端口116的更大区域的打开造成受引导腔室220中压力的增加，而对向腔室244中的压力保持恒定。由于作用在滑动件212上的力的最终不平衡性，滑动件212向左运动(如在图2中观察)。如果基于MEMS的滑阀200在压力降低位置，则向左运动会使得滑动阀运动回到如图2所示的压力保持位置。
如果控制器332进一步降低电流且使得MEMS微阀100进一步打开，则受引导的腔室220中的压力进一步增加，促使基于MEMS的滑阀200的滑动件212进一步向左运动(如在图2中观察)到压力增加位置。因而，腹板242向左运动，允许加压流体从供应端口224流过滑动件212中的第三开口238。从该第三开口238，一些流动直接流出第一载荷端口228，同时一些流动可流到腹板242顶部上方的槽道中，流过第二对向腔室244并流出第一载荷端口228。以此方式，压力从连接到供应端口224的高压流体源引出并施加到连接于第一载荷端口228的载荷(例如经液压操作的部件410)。
通过MEMS微阀100产生的引导信号和通过基于MEMS的滑阀200产生的控制信号每一个具有足够的压力和流动特性，以直接控制受液压控制的部件410。但是，通过基于MEMS的滑阀200产生的控制信号能产生更大的流体流动，且因此产生受液压控制的部件410的更快响应时间。因此，MEMS微阀100对(versus)基于MEMS的滑阀200之间的选择可以取决于受液压控制部件410的尺寸和惯性。
还如图4所示，第一方案400还包括MEMS压力换能器420。MEMS压力换能器420是可选的。但是，当使用时，MEMS压力换能器420配置为感测来自调节阀414的控制信号的压力情况(pressure profile)。控制器332配置为接收来自MEMS压力换能器420的输入并将输出提供到导阀412中的MEMS微阀100，以响应于来自MEMS压力换能器420的输入而调节系统压力。因此，通过MEMS压力换能器420和控制器，第一方案400可配置为对发送到受液压控制部件410的控制信号进行闭环反馈和调节。
受液压控制的部件410可以是图3所示的动力传动系统302的部件中的任一个。例如，且非限制性地，受液压控制的部件410可以是以下中的一个：锁闭离合器322，管线压力控制阀328，阀装置330，扭矩传递机构334，和开/关螺线管340、342。在动力传动系统302的一些实施例中，受液压控制的部件410可以实际上是这些部件中的两个或多个。
参见图5并继续参见图1-3，用于经液压促动的部件510的压力控制系统的第二方案通常显示在500。经液压促动的部件510可以包括但不限于图3所示和所述的CVT306的任何部件，如锁闭离合器322，管线压力控制阀328，阀装置330，扭矩传递机构334，和开/关螺线管340、342。
第二方案500包括导阀512，其控制调节阀514。调节阀514可操作地连接到导阀512和经液压促动的部件510。因而，调节阀514与导阀512流体连通并配置为当受到导阀512促动时将流体引导到经液压促动的部件510。导阀512包括第一阀516，该第一阀产生引导信号。但是，与图4所示的第一方案400不同，在第二方案500中，导阀512还包括第二阀518，其将引导信号增加(step up)或放大为经放大的引导信号。调节阀514配置为接收该经放大的引导信号，并额外地配置为输出控制信号，该控制信号控制经液压促动的部件510。
在图5所示的第二方案500中，第一阀516可包括但不限于参见图1所示和所述的MEMS微阀100，且第二阀518可包括但不限于图2所示和所述的基于MEMS的滑阀200。因此，如之前所述的，MEMS微阀100产生引导信号并将信号通过引导端口120通讯到基于MEMS的滑阀200的经引导腔室220。但是，通过第二方案500，基于MEMS的滑阀200的输出是经放大的引导信号，其随后被调节阀514使用。第一阀516和第二阀518可直接附接到经液压促动的部件510，或可与之远距地定位。例如，第一阀516和调节阀514可定位在阀体326中。
在图5所示的第二方案500中，调节阀514是常规机械调节阀。通常，常规机械调节阀是通过机械加工工艺制造的调节阀。基于通过导阀512提供的该经放大的引导信号，常规机械调节阀提供用于经液压促动的部件510的控制信号。
通过导阀512(包括第一阀516和第二阀518二者(基于MEMS的滑阀200))产生的经放大的引导信号具有足够的压力和流动特性，以控制常规机械调节阀514。在受到经放大的信号的控制时，常规机械调节阀514又可以控制受液压控制的部件510。但是，通过导阀512的第一阀516(MEMS微阀100)产生的引导信号的压力和流动特性可以足以以所需的流量促动受液压控制的部件510。因而，与图4所示的第一方案400相比，常规机械调节阀还可增加用于控制受液压控制的部件510的压力和流动特性。
类似于图4所示的第一方案，第二方案500还包括可选的MEMS压力换能器520。尽管图5显示了两个压力换能器520，但是任何数量的MEMS压力换能器520都是可选的。但是，当使用时，MEMS压力换能器520配置为感测来自导阀512的经放大的引导信号的压力情况或来自调节阀514的控制信号的压力情况。在大多数构造中，将使用MEMS压力换能器520中的仅一个。如果用于感测引导信号的压力情况，则MEMS压力换能器520可与MEMS微阀100和用于导阀512的基于MEMS的滑阀200一起组合到一个封装结构中。
控制器332配置为接收来自MEMS压力换能器520中的一个的输入和提供输出到导阀512中的MEMS微阀100，以响应于来自MEMS压力换能器520的输入而调节系统压力。因此，MEMS压力换能器520用于对发送到受液压控制的部件510的控制信号提供闭环反馈和调节。
受液压控制的部件510可以是图3所示的动力传动系统302的部件中的任一个。例如，且非限制性地，受液压控制的部件510可以是以下中的一个：锁闭离合器322，管线压力控制阀328，阀装置330，扭矩传递机构334，和开/关螺线管340、342。在动力传动系统302的一些实施例中，受液压控制的部件510可实际上是这些部件中的两个或多个。第一方案400和第二方案500每一个可与动力传动系统302的部件中的任一个一起使用。
参见图6并继续参见图1-3，用于经液压促动的部件610的压力控制系统的第三方案通常显示在600。经液压促动的部件610可包括但不限于图3所示和所述的CVT306的任何部件，包括锁闭离合器322，管线压力控制阀328，阀装置330，扭矩传递机构334，和开/关螺线管340、342。
第三方案600包括导阀612，其控制调节阀614。调节阀614可操作地连接到导阀612和经液压促动的部件610。因而，调节阀614与导阀612流体连通并配置为当被导阀612促动时将流体引导到经液压促动的部件610。导阀612包括第一阀616，其产生引导信号。调节阀614配置为接收引导信号，且额外地配置为输出控制信号，该控制信号控制经液压促动的部件610。
但是，在图6所示的第三方案600中，第一阀616可包括但不限于图1所示和所述的MEMS微阀100，不存在形成导阀612的第二阀。因此，与图4所示的第一方案400和图5所示的第二方案500不同，MEMS微阀100将引导信号直接通讯到调节阀614，其是小机械滑阀。第一阀616可直接附接到经液压促动的部件610，或可与之远距地定位。例如，第一阀616和调节阀614可定位在阀体326中。
通常，小机械滑阀是通过机械加工工艺制造的调节阀，但是比常规机械调节阀更小。基于通过导阀612提供的(未经放大的)引导信号，小机械滑阀产生用于经液压促动的部件610的控制信号。与用在图5所示的第二方案500的常规机械调节阀相比，小机械滑阀例如约是常规机械调节阀的尺寸的一半。
通过导阀612(仅包括MEMS微阀100)产生的引导信号具有足够的压力和流动特性，以直接控制用于调节阀614的小机械滑阀。但是，仅通过导阀612产生的引导信号的压力和流动特性会不足以以所需的流量直接控制用在第二方案500中的常规机械调节阀。因而，小机械滑阀可随后控制受液压控制的部件610。
第三方案600还可包括一个或多个MEMS压力换能器620。MEMS压力换能器620再一次地可以是任选的。但是，当使用时，MEMS压力换能器620配置为感测来自导阀612的引导信号的压力情况或来自调节阀614的控制信号的压力情况。在大多数构造中，将仅使用一个MEMS压力换能器620。如果用于感测引导信号的压力情况，则MEMS压力换能器620可以与用于导阀612的MEMS微阀100一起组合到一个封装结构中。
控制器332配置为接收来自MEMS压力换能器620中的一个的输入并将输出提供到导阀612中的MEMS微阀100，以响应于来自MEMS压力换能器620的输入而调节系统压力。因此，MEMS压力换能器620用于对发送到受液压控制的部件610的控制信号提供闭环反馈和调节。
受液压控制的部件610可以是图3所示的动力传动系统302的部件中的任一个。例如，且非限制性地，受液压控制的部件610可为以下中一个：锁闭离合器322，管线压力控制阀328，阀装置330，扭矩传递机构334，和开/关螺线管340、342。在动力传动系统302的一些实施例中，受液压控制的部件610可实际上包括这些部件中的两个或多个。第一方案400、第二方案500、第三方案600每一个可与动力传动系统302的任何部件一起使用。
参见图7并继续参见图1-3，用于经液压促动的部件710的压力控制系统的第四方案通常显示在700。具体地，受液压控制的部件710可包括但不限于锁闭离合器322，管线压力控制阀328，阀装置330，扭矩传递机构334，和开/关螺线管340、342，如图3所示。
第四方案700包括导阀712，其控制调节阀714。调节阀714可操作地连接到导阀712和经液压促动的部件710。因而，调节阀714与导阀712流体连通并配置为当受到导阀712促动时将流体引导到经液压促动的部件710。类似于图5所示和所述的第二方案500，导阀712额外包括第二阀718，该第二阀将引导信号增加和放大成经放大的引导信号。调节阀714再一次地配置为接收该经放大的引导信号，并额外地输出控制信号，当被导阀712促动时该控制信号控制经液压促动的部件710。
导阀712包括第一阀716，该第一阀产生引导信号。类似于图5所示的第二方案500，导阀712还包括第二阀718，该第二阀将引导信号增加或放大成经放大的引导信号。调节阀714再次配置为接收该经放大的引导信号且调节阀714配置为输出控制信号，该控制信号控制经液压促动的部件710。
如图7所示的第四方案700，第一阀716是图1所示的MEMS微阀100，且第二阀718可包括但不限于小机械滑阀，如上参照图6所示的第三方案。如上所述，基于通过导阀712提供的(未经放大的)引导信号，小机械滑阀产生用于调节阀714的控制信号。调节阀714再次是常规机械调节阀。基于通过导阀712(其包括MEMS微阀100和小机械滑阀二者)产生的经放大的引导信号，常规机械调节阀提供用于经液压促动的部件710的控制信号。
因而，如已经在本文所述的，MEMS微阀100选择性地产生引导信号并将该信号通过引导端口120通讯到小机械滑阀。但是，通过第四方案700，小机械滑阀的输出是经放大的引导信号，其随后被调节阀714使用。在第四方案700中，小机械滑阀功能类似于用作图5所示第二方案500中的第二阀518的、基于MEMS的滑阀200。但是，用作用于第四方案700的第二阀718的小机械滑阀可至少是用于第二方案500中第二阀518的基于MEMS的滑阀200的100倍大。
通过导阀712(包括第一阀716和第二阀718二者)产生的经放大的引导信号具有足够的压力和流动特性，以直接控制常规机械调节阀，其可随后控制受液压控制的部件710。但是，仅通过第一阀716(MEMS微阀100)产生的引导信号的压力和流动特性会不足以直接对常规机械调节阀进行引导或直接以所需的流量控制受液压控制的部件710。因而，常规机械调节阀可进一步增加用于控制受液压控制的部件710的压力和流动特性。
第四方案700还可包括一个或多个MEMS压力换能器720。MEMS压力换能器720再一次地是任选的。但是，当使用时，MEMS压力换能器720配置为感测来自导阀712的引导信号的压力情况或来自调节阀714的控制信号的压力情况。在大多数构造中，将仅使用MEMS压力换能器720中的一个。
控制器332配置为接收来自MEMS压力换能器720中的一个的输入并将输出提供到导阀712中的MEMS微阀100，以响应于来自MEMS压力换能器720中的一个的输入而调节系统压力。因此，MEMS压力换能器720用于对发送到受液压控制的部件710的控制信号提供闭环反馈和调节。
受液压控制的部件710可以是图3所示的动力传动系统302的部件的任一个。例如，且非限制性地，受液压控制的部件710可为以下中一个：锁闭离合器322，管线压力控制阀328，阀装置330，扭矩传递机构334，和开/关螺线管340、342。在动力传动系统302的一些实施例中，受液压控制的部件710可实际上可以是这些部件中的两个或多个。第一方案400、第二方案500、第三方案600、第四方案700每一个可以与动力传动系统302的任何部件一起使用。
详细的描述和附图是对本发明描述的支持，而不是对仅有权利要求限定的发明的。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。
本发明要求于2010年10月15日递交的美国临时申请No.61/393,376和2011年5月24日递交的美国专利申请No.13/114472的权益，通过引用全部合并于此。

Claims (10)

1.一种用于车辆的无级变速器(CVT)，该CVT包括：
受液压控制的部件；
导阀，包括至少一个基于微机电系统(MEMS)的装置并可操作地连接到受液压控制的部件，其中导阀配置为对受液压控制的部件进行促动；和
调节阀，可操作地连接到导阀和受液压控制的部件并配置为当被导阀促动时将流体引导到受液压控制的部件。
2.如权利要求1所述的CVT，其中，导阀的基于MEMS的装置包括基于MEMS的压差促动器阀。
3.如权利要求2所述的CVT，其中，导阀还包括基于MEMS的调节阀。
4.如权利要求1所述的CVT，其中，调节阀包括基于MEMS的装置。
5.如权利要求4所述的CVT，其中，导阀的基于MEMS的装置包括基于MEMS的压差促动器阀。
6.如权利要求4所述的CVT，其中，调节阀的基于MEMS的装置包括基于MEMS的调节阀。
7.如权利要求1所述的CVT，其中，调节阀包括滑阀。
8.如权利要求1所述的CVT，还包括阀体，其中受液压控制的部件包括设置在阀体中的管线压力控制阀、设置在阀体中的阀装置、扭矩传递机构和开/关螺线管中的至少一个。
9.如权利要求1所述的CVT，还包括扭矩转换器，其中受液压控制的部件包括操作性地连接到扭矩转换器的锁闭离合器，其中该锁闭离合器配置为将扭矩转换器锁闭。
10.如权利要求1所述的CVT，还包括操作性地设置在导阀和受液压控制的部件之间的压力传感器，其中，压力传感器操作性地设置在调节阀和受液压控制的部件且包括基于MEMS的压力换能器。
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